(57)【要約】【課題】  高速での粗動移動及び高分解能での微動移動を行うことができると共に、小型化及び運動精度の高精度化を図ること。【解決手段】  外周にねじ溝１０が形成されたねじ軸１１と、ねじ溝１０螺合した状態でねじ軸１１の軸方向に移動可能なナット１２と、ねじ軸１１を、第１の軸受け部１７ａを介して軸回りに回転させる第１の駆動モータ１３と、ナット１２を、第２の軸受け部２０ａを介して前記軸回りに回転させる第２の駆動モータ１４と、第１の駆動モータ１３及び第２の駆動モータ１４の作動をそれぞれ制御する制御部と、ねじ軸１１が第１の駆動モータ１３により回転させられて移動する最小移動量又はナット１２が第２の駆動モータ１４により回転させられて移動する最小移動量のうち、どちらか一方を他方よりも小さくするようにねじ軸１１及びナット１２の回転を調整する回転量調整手段１５とを有する送りねじユニット４を提供する。【選択図】  図４
2005299773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ溝に螺合した状態で前記ねじ軸の軸方向に移動可能なナットと、
前記ねじ軸を、第１の軸受け部を介して軸回りに回転させる第１の駆動モータと、
前記ナットを、第２の軸受け部を介して前記軸回りに回転させる第２の駆動モータと、
前記第１の駆動モータ及び前記第２の駆動モータの作動をそれぞれ制御する制御部と、
前記ねじ軸が前記第１の駆動モータにより回転させられて移動する最小移動量又は前記ナットが前記第２の駆動モータにより回転させられて移動する最小移動量のうち、どちらか一方を他方よりも小さくするよう前記ねじ軸及び前記ナットの回転を調整する回転量調整手段とを有することを特徴とする送りねじユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の送りねじユニットにおいて、
前記ねじ軸と前記ナットとが、複数のボールを介して螺合されてボールねじを構成することを特徴とする送りねじユニット。  
【請求項３】
請求項１又は２に記載の送りねじユニットにおいて、
前記第１の駆動モータ及び前記第２の駆動モータが、それぞれ前記ねじ軸の一端側及び他端側に配されると共に、両駆動モータの回転中心が前記ねじ軸の回転中心と同一軸線上に並ぶように配されていることを特徴とする送りねじユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の送りねじユニットにおいて、
前記第２の駆動モータが、前記軸線方向に沿って円筒状に構成された中空モータであり、
前記ねじ軸が、前記中空モータ内に挿抜可能に配されていることを特徴とする送りねじユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の送りねじユニットにおいて、
前記回転量調整手段が、第１の駆動モータ又は前記第２の駆動モータのどちらか一方の回転軸に接続されて、該回転軸の回転量を調整する減速器を有することを特徴とする送りねじユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の送りねじユニットと、
前記ねじ軸を回転可能に支持するベースと、
前記ナットを回転可能に支持すると共に前記ベースに対してナットの移動方向に移動可能なテーブルとを備えることを特徴とするテーブル装置。
【請求項７】
請求項６に記載のテーブル装置において、
前記テーブルと前記ベースとの間で前記移動方向に沿って配されて、テーブルをガイドする一対のテーブルガイドを備え、
前記ねじ軸が、前記一対のテーブルガイドの中心に配されていることを特徴とするテーブル装置。
【請求項８】
請求項７に記載のテーブル装置において、
前記一対のテーブルガイドのガイド面の中心と前記ベースの下面との高さと、前記ねじ軸の軸芯と前記ベースの下面との高さとが同一距離であることを特徴とするテーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送りねじユニット及びこれを備えたステージ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ等の送りねじを利用してテーブルを粗動移動及び微動移動させるテーブル送り装置は、移動速度の高速化及び送り分解能の高分解能化が同時に求められている。このようなテーブル送り装置は、様々なものが提供されているが、その１つとして、リードの異なる２種類のボールねじ軸を組み合わせて、一方を粗動送り用（高速化）に、他方を微動送り用（高分解能化）に利用する移動テーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この特許文献１に記載されている移動テーブルと同様に、リードの異なる２種類のボールねじ軸を組み合わせた一例を図１１から図１４に示す。
【０００４】
図１１から図１４に示す微動粗動テーブル１００は、ベース１０１、該ベース１０１上を、レール１０２ａ及びブロック１０２ｂからなるリニアガイド１０２を介して移動可能なテーブル１０３、該テーブル１０３を粗動送りする粗動用ボールねじユニット１０４及びテーブル１０３を微動送りする微動用ボールねじユニット１０５を備えている。粗動用ボールねじユニット１０４及び微動用ボールねじユニット１０５は、ベース１０１とテーブル１０３との間に並列状態で配置されている。
【０００５】
上記粗動用ボールねじユニット１０４は、図１２及び図１３に示すように、粗動用サーボモータ１１０、該粗動用サーボモータ１１０の回転軸に粗動用カップリング１１１を介して接続された粗動用ボールねじ軸１１２、該粗動用ボールねじ軸１１２の外周に形成されたボールねじ溝に複数のボールを介して螺合された粗動用ボールねじナット１１３を有している。
【０００６】
なお、粗動用ボールねじ軸１１２、ボール及び粗動用ボールねじナット１１３は、粗動用ボールねじとして機能するようになっている。
【０００７】
上記粗動用サーボモータ１１０は、ベース１０１にブラケットを介して固定され、同様に、上記粗動用ボールねじ軸１１２も粗動用サポートベアリング１１４ａを有する粗動用サポートブロック１１４を介してベース１０１上に回転可能に固定されている。
【０００８】
上記微動用ボールねじユニット１０５は、図１２及び図１４に示すように、粗動用ボールねじユニット１０４と同様に、微動用サーボモータ１２０、該微動用サーボモータ１２０の回転軸に微動用カップリング１２１を介して接続された微動用ボールねじ軸１２２、該微動用ボールねじ軸１２２の外周に形成されたボールねじ溝に複数のボールを介して螺合された微動用ボールねじナット１２３を有している。
【０００９】
なお、微動用ボールねじ軸１２２、ボール及び微動用ボールねじナット１２３は、微動用ボールねじとして機能するようになっている。また、微動用ボールねじ軸１２２は、粗動用ボールねじ軸１１２よりリードが小さく形成されている。
【００１０】
また、上記微動用ボールねじ軸１２２は、微動用サポートベアリング１２４ａを有する微動用サポートブロック１２４に回転可能に固定されている。また、この微動用サポートブロック１２４には、上記粗動用ボールねじナット１１３が回転可能に接続されていると共に、微動用サーボモータ１２０も固定されている。また、この微動用サポートブロック１２４は、レール１２５ａ及びブロック１２５ｂからなる微動用リニアガイド１２５を介してベース１０１上に移動可能に接続されている。上記微動用ボールねじナット１２３は、上記テーブル１０３の下面に回転可能に接続されている。
【００１１】
このように構成された微動粗動テーブル１００により、テーブル１０３を粗動送りする場合、まず、微動用サーボモータ１２０を停止させた状態で、粗動用サーボモータ１１０を駆動させて粗動用ボールねじ軸１１２を回転させる。これにより、粗動用ボールねじナット１１３が、粗動用ボールねじ軸１１２の軸方向に移動する。この際、粗動用ボールねじ軸１１２に微動用サポートブロック１２４が接続されているので、粗動用ボールねじナット１１３の移動に伴ってテーブル１０３を粗動移動させることができる。
【００１２】
次に、テーブル１０３を所定距離だけ粗動移動させた後、該テーブル１０３を微動送りする場合には、粗動用サーボモータ１１０を停止した状態で、微動用サーボモータ１２０を駆動させて微動用ボールねじ軸１２２を回転させる。微動用ボールねじ軸１２２の回転により、微動用ボールねじナット１２３が移動するので、テーブル１０３を微動移動させることができる。
【００１３】
上述したように、リードの異なる粗動用ボールねじユニット１０４及び微動用ボールねじユニット１０５を利用することにより、テーブル１０３の粗動移動及び微動移動を行うことができる。
【００１４】
また、上述した微動粗動テーブル１００では、粗動用ボールねじユニット１０４及び微動用ボールねじユニット１０５を並列に配置した構成で説明したが、例えば、図１５から図１８に示すように、粗動用ボールねじユニット１０４及び微動用ボールねじユニット１０５を縦列に配置した構成も知られている。なお、粗動用ボールねじユニット１０４及び微動用ボールねじユニット１０５を縦列配置した場合には、微動用リニアガイド１２５はテーブル１０３側に取り付けられている。
【００１５】
更に、他のテーブル送り装置の１つとして、送りねじを２重構造、即ち、ボールねじナットの外周にリードの異なるボールねじ溝をさらに形成した粗動微動ボールねじも知られている（例えば、特許文献２参照）。また、１つのボールねじにリードの異なるボールねじ溝を形成して、差動ねじ機構を利用したテーブル装置の送り機構等も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３２２０４６号公報（段落番号００２３−００６４、図１−図８）
【特許文献２】特開平９−３２４８４３号公報（段落番号００１１−００２５、図１−図３）
【特許文献３】実開昭６２−２７２５７号公報（第１頁−第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている移動テーブル及び図１１から図１８に示す従来の粗動微動テーブル１００では、粗動用ボールねじユニット１０４及び微動用ボールねじユニット１０５の２種類のボールねじユニットを並列又は縦列状態に組み合わせて構成する必要があるので、一般的にボールねじ軸を１つ使用する場合と比較して、全体的に大きな形状となってしまい小型化が困難であった。つまり、図１１から図１４に示すように、並列配置の場合では、テーブルの横幅が大きくなってしまうので小型化が困難であり、また、図１５から図１８に示すように、縦列配置の場合では、高さ寸法が大きくなってしまうので小型化が困難であった。
【００１７】
特に、並列配置の場合では、リニアガイド１０２の中央に各ボールねじユニットを配置することができない。また、縦列配列の場合では、リニアガイド１０２の高さと同じに各ボールねじユニットを配置することができない。いずれの場合もテーブル１０３を移動させる際に、２本のリニアガイド１０２の中央から離れた場所を駆動するのでモーメント荷重等が発生して、テーブル１０３の姿勢変位が発生し易くなり、該テーブル１０３を精度良く移動させることが困難であった。つまり、テーブル１０３の直進性が劣るものであった。
【００１８】
また、上記特許文献２に記載の粗動微動ボールねじは、ボールねじナットの内周及び外周にリードの異なるボールねじ溝を形成する必要があるので、構造が複雑で作製に時間を要するものであり、また、容易に作製できるものではなかった。
【００１９】
更に、上記特許文献３記載のテーブル装置の送り機構も、１つのボールねじ軸にリードが異なる２種類のボールねじ溝を形成する必要があるので、上記粗動微動ボールねじ同様に、構造が複雑で作製に時間を要するものである。また、これに加えテーブルを粗動移動及び微動移動させる際に、両方のリードの送り誤差（製作誤差）が加算されるので、分解能を上げることが困難であった。
【００２０】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、高速での粗動移動及び高分解能での微動移動を行うことができると共に、小型化及び運動精度の高精度化を図ることができる送りねじユニット及びこれを備えたステージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
【００２２】
本発明の送りねじユニットは、外周にねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ溝に螺合した状態で前記ねじ軸の軸方向に移動可能なナットと、前記ねじ軸を、第１の軸受け部を介して軸回りに回転させる第１の駆動モータと、前記ナットを、第２の軸受け部を介して前記軸回りに回転させる第２の駆動モータと、前記第１の駆動モータ及び前記第２の駆動モータの作動をそれぞれ制御する制御部と、前記ねじ軸が前記第１の駆動モータにより回転させられて移動する最小移動量又は前記ナットが前記第２の駆動モータにより回転させられて移動する最小移動量のうち、どちらか一方を他方よりも小さくするよう前記ねじ軸及び前記ナットの回転を調整する回転量調整手段とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る送りねじユニットにおいては、制御部により第２の駆動モータを停止した状態で第１の駆動モータを作動させると、第１の軸受け部を介してねじ軸が回転するので、該回転によりナットをねじ軸の軸方向にねじ溝に応じた距離（リードに応じた距離）だけ移動させることができる。また、制御部により第１の駆動モータを停止した状態で第２の駆動モータを作動させると、第２の軸受け部を介してナットが回転するので、該ナットをねじ軸の軸方向にねじ溝に応じた距離（リードに応じた距離）だけ移動させることができる。  
【００２４】
この際、回転量調整手段により、例えば、ナットの最小移動量がねじ軸の最小移動量より小さくなるように、ナット及びねじ軸の回転が調整されている場合には、第１の駆動モータによりねじ軸を回転させることで、ナットを高速で粗動移動させることができる。また、第２の駆動モータによりナットを回転させることで、該ナットを高分解能で微動移動させることができる。なお、回転量調整手段により、ねじ軸の最小移動量がナットの最小移動量よりも小さくなるように調整した場合には、第１の駆動モータを作動させることでナットを微動移動させ、第２の駆動モータを作動させることでナットを粗動移動させることができる。
【００２５】
このように、ねじ軸及びナットを両駆動モータでそれぞれ回転させることで、粗動移動及び微動移動を明確に区別して各移動操作を容易に行うことができる。これにより、高速での粗動移動及び高分解能での微動移動を行うことができ、高速化及び高分解能化を同時に図ることができる。特に、従来のように、１つのねじ軸にリードの異なる２種類のねじ溝を形成する必要がない、即ち、共通したねじ軸及びナットにより同一のリードを利用できるので、ねじの製作誤差の影響を極力少なくできる。
【００２６】
また、従来のように２本のねじ軸を利用する必要がないので、小型化（構造のシンプル化）を図ることができると共に、製作の容易化及び製作コストの低減化を図ることができる。なお、制御部により両駆動モータを回転させてねじ軸及びナットを同時に回転させることで、１つのねじ軸、１つのリードで差動動作を行うことも可能である。
【００２７】
また、本発明の送りねじユニットは、上記本発明の送りねじユニットにおいて、前記ねじ軸と前記ナットとが、複数のボールを介して螺合されてボールねじを構成することを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係る送りねじユニットにおいては、ボールねじを利用できるので、ねじ軸及びナットをより高精度に微動移動、粗動移動させることができる。
【００２９】
また、本発明の送りねじユニットは、上記本発明の送りねじユニットにおいて、前記第１の駆動モータ及び前記第２の駆動モータが、それぞれ前記ねじ軸の一端側及び他端側に配されると共に、両駆動モータの回転中心が前記ねじ軸の回転中心と同一軸線上に並ぶように配されていることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明に係る送りねじユニットにおいては、ねじ軸及びナットの回転中心と、両駆動モータの回転中心とが同一軸線上にあるので、ねじ軸及びナットを高精度で円滑に軸回りに回転させることができ、高速化及び高分解能化への影響を極力少なくすることができる。従って、運動精度の向上を図ることができる。また、両駆動モータの回転力をダイレクトにねじ軸及びナットに伝達することができ、回転効率が良い。
【００３１】
また、本発明の送りねじユニットは、上記本発明の送りねじユニットにおいて、前記第２の駆動モータが、前記軸線方向に沿って円筒状に構成された中空モータであり、前記ねじ軸が、前記中空モータ内に挿抜可能に配されていることを特徴とするものである。
【００３２】
この発明に係る送りねじユニットにおいては、ねじ軸が、中空モータ内に挿抜可能であるので、中空モータを第１の駆動モータにより近づけた状態でコンパクトに配置することができ、さらなる小型化を図ることができる。
【００３３】
また、本発明の送りねじユニットは、上記本発明のいずれかの送りねじユニットにおいて、前記回転量調整手段が、第１の駆動モータ又は前記第２の駆動モータのどちらか一方の回転軸に接続されて、該回転軸の回転量を調整する減速器を有することを特徴とするものである。
【００３４】
この発明に係る送りねじユニットにおいては、第１の駆動モータ又は前記第２の駆動モータによって回転させられるねじ軸又はナットの最小回転量を、減速器を利用して所望の回転量に容易に調整することができる。つまり、両駆動モータによって移動するねじ軸又はナットの最小分解能を容易に変更し易い。
【００３５】
また、本発明のテーブル装置は、上記本発明のいずれかの送りねじユニットと、前記ねじ軸を回転可能に支持するベースと、前記ナットを回転可能に支持すると共に前記ベースに対してナットの移動方向に移動可能なテーブルとを備えることを特徴とするものである。
【００３６】
この発明に係るテーブル装置においては、第１の駆動モータ又は第２の駆動モータを作動させることで、ナットを介してテーブルを、高速で粗動移動させることができると共に、高分解能で微動移動させることができる。また、テーブル装置全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００３７】
また、本発明のテーブル装置は、上記本発明のテーブル装置において、前記テーブルと前記ベースとの間で前記移動方向に沿って配されて、テーブルをガイドする一対のテーブルガイドを備え、前記ねじ軸が、前記一対のテーブルガイドの中心に配されていることを特徴とするものである。
【００３８】
この発明に係るテーブル装置においては、ナットからの力が、一対のテーブルガイドに均等の力で伝達するので、ナローガイドの原則に沿った設計にすることができる。これにより、姿勢変位が抑えた状態で円滑にテーブルを移動させることができ、真直度運動精度を高めることができる。従って、運動精度の向上化を図ることができる。
【００３９】
また、本発明のテーブル装置は、上記本発明のテーブル装置において、前記一対のテーブルガイドのガイド面の中心と前記ベースの下面との高さと、前記ねじ軸の軸芯と前記ベースの下面との高さとが同一距離であることを特徴とするものである。
【００４０】
この発明に係るテーブル装置においては、ベースの下面からの高さ方向において、ねじ軸の軸芯とガイド面の中心の高さが同一であるので、高さ方向へのモーメントを無くした状態でテーブルを移動させることができる。従って、より姿勢変位が抑えた状態で円滑にテーブルを移動させることができ、さらに真直度運動精度を高めて運動精度の向上化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る送りねじユニット及びテーブル装置によれば、ナット及びテーブルを容易に高速で粗動移動させたり、高分解能で微動移動させることができ、高速化及び高分解能化を同時に図ることができる。特に、共通したねじ軸及びナットにより同一のリードを利用できるので、ねじの製作誤差の影響を極力少なくでき、より高分解能化を図ることができる。また、従来のように２本のボールねじ軸を利用する必要がないので、小型化を図ることができると共に、製作の容易化及び製作コストの低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係る送りねじユニット及びテーブル装置の第１実施形態を、図１から図５を参照して説明する。
【００４３】
本発明のテーブル装置１は、図１から図５に示すように、水平に載置されたベース２、該ベース２上を移動可能なテーブル３、該テーブル３を粗動送り及び微動送り可能なボールねじユニット（送りねじユニット）４を備えている。
【００４４】
上記ベース２は、図３に示すように、一方向（紙面に対して左右方向）に延びた上面視長方形状に形成されており、該一方向に沿う中央部分に、上方に開口を有する凹部２ａが形成されている。即ち、ベース２は、図１に示すように、上方に開口が向いた断面視略コ型形状に形成されている。また、凹部２ａを挟む突起部２ｂの上面には、上記一方向に向けて延在した一対のガイドレール５が固定されている。
【００４５】
上記テーブル３は、図３に示すように、上記一方向に向けて移動するようになっており、ベース２と同様に上面視長方形状に形成されている。即ち、移動方向（一方向）及び該移動方向に直交する横幅方向に延在した長方形状に形成されている。また、テーブル３は、図１に示すように、移動方向に沿う中央部分に、下方に開口を有する凹部３ａ形成がされて断面視略コ型形状に形成されている。これにより、ベース２とテーブル３との間には、両凹部２ａ、３ａからなる空間部６が形成されている。また、凹部３ａを挟む両突起部３ｂの下面には、上記一対のガイドレール５に嵌合した状態で移動可能な一対のガイドブロック７が固定されている。このガイドブロック７と上記ガイドレール５とで、一対のリニアガイド（テーブルガイド）８として機能するようになっている。つまり、この一対のリニアガイド８は、ベース２とテーブル３との間で一方向に沿って配されて、テーブル３をガイドするようになっている。これにより、テーブル３は、リニアガイド８を介してベース２に対して移動できるようになっている。
【００４６】
なお、本実施形態においては、ガイドブロック７は、図３に示すように、片側の突起部３ｂに２つ毎の合計４つ、所定間隔を空けて配されるようになっている。但し、ガイドブロック７は、片側２つに限られるものではない。
【００４７】
上記ボールねじユニット４は、図４に示すように、外周にボールねじ溝（ねじ溝）１０が形成されたボールねじ軸（ねじ軸）１１と、ボールねじ溝１０に図示しない複数のボールを介して螺合すると共に螺合した状態でボールねじ軸１１の軸方向に移動可能なボールねじナット（ナット）１２と、ボールねじ軸１１を軸回りに回転させる粗動用サーボモータ（第１の駆動モータ）１３と、ボールねじナット１２を軸回りに回転させる微動用サーボモータ（第２の駆動モータ）１４と、両サーボモータ１３、１４の作動をそれぞれ制御する図示しない制御部と、ボールねじナット１２が微動用サーボモータ１４により回転させられて移動する最小移動量を、ボールねじ軸１１が粗動用サーボモータ１３により回転させられて移動する最小移動量よりも小さくするようボールねじナット１２の回転を調整する回転量調整手段１５とを有している。
【００４８】
なお、上記ボールねじ軸１１、ボール及びボールねじナット１２は、ボールねじとして機能する。
【００４９】
また、本実施形態のボールねじユニット４は、粗動用サーボモータ１３及び微動用サーボモータ１４が、それぞれボールねじ軸１１の一端側及び他端側に配されると共に、両サーボモータ１３、１４の回転中心がボールねじ軸１１の回転中心と同一軸線上に並んだ状態で上述した空間部６に配されるようになっている。これにより、ボールねじナット１２の移動方向が、テーブル３の移動方向に一致するようになっている。また、この際、ボールねじ軸１１及びボールねじナット１２は、図１に示すように、一対のリニアガイド８の中心に配されると共に、ベース２の下面とボールねじ軸１１の軸芯との距離（高さ）と、ベース２の下面とリニアガイド８のガイド面の中心との距離（高さ）とが同一距離になるように構成されている。
【００５０】
上記粗動用サーボモータ１３は、図４に示すように、回転軸１３ａをボールねじ軸１１の一端側に向けた状態でベース２上に固定されている。上記ボールねじ軸１１は、粗動用カップリング１６を介して粗動用サーボモータ１３の回転軸１３ａに接続されていると共に、粗動用サポートベアリング（第１の軸受け部）１７ａを有する粗動用サポートブロック１７を介してベース２上に回転可能に支持されている。また、ボールねじ軸１１は、粗動用サポートブロック１７を突出した領域の範囲で、その外周に所定のリードで上記ボールねじ溝１０が形成されている。
【００５１】
このボールねじ溝１０に螺合されたボールねじナット１２には、該ボールねじナット１２の外周面を覆うように中間軸１８が連結されている。この中間軸１８は、ボールねじ軸１１の軸方向に沿って該ボールねじ軸１１の他端側に延びるように形成されており、ボールねじナット１２側が大径部１８ａとされ、先端、即ち、他端側が大径部１８ａより径が小さい縮径部１８ｂとなっている。また、中間軸１８の内部には、ボールねじ軸１１を挿抜可能なボールねじ孔１８ｃが該ボールねじ軸１１の軸方向に沿って形成されている。これにより、例えば、ボールねじ軸１１の回転により、ボールねじナット１２を該ボールねじ軸１１の軸方向に移動させると、ボールねじ孔１８ｃ内にボールねじ軸１１を挿抜しながらボールねじナット１２の移動に伴って中間軸１８も軸方向に移動するようになっている。
【００５２】
また、中間軸１８の先端側は、微動用カップリング１９を介して上記微動用サーボモータ１４の回転軸１４ａに接続されている。これにより、微動用サーボモータ１４を駆動させることで、中間軸１８を介してボールねじナット１２を回転できるようになっている。また、中間軸１８は、縮径部１８ｂにおいて、テーブル３の下面に固定された微動用サポートブロック２０の微動用サポートベアリング（第２の軸受け部）２０ａにより回転可能に支持されている。微動用サポートベアリング２０ａは、中間軸１８の先端側外周面に取り付けられた締結ナット２１により、該締結ナット２１と中間軸１８の大径部１８ａとの間に挟まれるようにして接続されている。これにより、中間軸１８の移動に伴って、微動用サポートブロック２０及びテーブル３も移動できるようになっている。つまり、テーブル３は、微動用サポートブロック２０及び中間軸１８を介してボールねじナット１２を回転可能に支持すると共に、ボールねじナット１２の移動方向に移動するようになっている。また、微動用サポートブロック２０には、上記微動用サーボモータ１４が固定されている。
【００５３】
微動用サーボモータ１４は、回転軸１４ａに接続されてボールねじナット１２に伝達する回転速度を、粗動用サーボモータ１３がボールねじ軸１１に伝達する回転速度よりも、例えば、１／５程度遅くするよう回転量を調整する減速器２２を内部に内蔵している。これにより、微動用サーボモータ１４は、微動送り用のモータとして機能するようになっている。また、減速器２２は、上記回転量調整手段１５として機能するようになっている。
【００５４】
また、テーブル３には、図２に示すように、一方の側面にリニアセンサ用スケール２３が移動方向に沿って取り付けられている。また、ベース２には、リニアセンサ用スケール２３に対向するようにリニアセンサ２４が取り付けられており、測定値を図示しない制御部に送るようになっている。これにより、ベース２に対するテーブル３の移動量が計測できるようになっている。
【００５５】
このように構成されたテーブル装置１及びボールねじユニット４により、テーブル３を粗動移動（粗動送り）及び微動移動（微動送り）させる場合について説明する。
【００５６】
まず、粗動送りを行う場合には、制御部により微動用サーボモータ１４をストールトルク等を利用して停止させた状態で、粗動用サーボモータ１３を駆動させて回転軸１３ａを回転させる。この回転力は、粗動用カップリング１６を介してボールねじ軸１１に伝達されて、該ボールねじ軸１１が軸回りに回転する。一方、ボールねじナット１２は、微動用サーボモータ１４の停止により回転が規制されているので、ボールねじ軸１１の回転に伴って、該ボールねじ軸１１の軸方向に向けて高速に粗動移動を行う。この際、ボールねじ軸１１は、ボールねじナット１２との相対移動に応じて、中間軸１８のボールねじ孔１８ｃ内に挿抜するので、ボールねじナット１２の移動を妨げることはない。
【００５７】
ボールねじナット１２が移動すると、該移動に伴って中間軸１８も粗動移動を行い、さらに、大径部１８ａと締結ナット２１との間に挟まれて縮径部１８ｂに接続されている微動用サポートブロック２０及び微動用サーボモータ１４も同時に粗動移動を行う。これにより、テーブル３を、ボールねじ軸１１の軸方向（移動方向）に向けて粗動移動させることができる。この際、粗動用サーボモータ１３の回転中心と、ボールねじ軸１１及びボールねじナット１２の回転中心とが同一軸線上に並んでいるので、粗動用サーボモータ１３の回転力を効率良くボールねじ軸１１に伝達することができ、該ボールねじ軸１１を高精度で円滑に軸回りに回転させることができる。従って、粗動移動への影響を極力少なくすることができ、短時間でテーブル３を粗動移動させることができる、
制御部は、リニアセンサ２４から送られてきた測定結果に基づいてテーブル３が所定の移動量だけ移動したことを確認すると、粗動移動を停止してテーブル３の微動送りを行う。即ち、制御部は、粗動用サーボモータ１３を、ストールトルク等を利用して停止させた状態で、微動用サーボモータ１４を駆動させて回転軸１４ａを回転させる。この回転力は、中間軸１８を介してボールねじナット１２に伝達されて、該ボールねじナット１２を軸回りに回転させる。この際、ボールねじ軸１１は、粗動用サーボモータ１３の停止により回転が規制されているので、ボールねじナット１２が軸方向に微動移動する。
【００５８】
そして、上述した粗動移動の場合と同様に、ボールねじナット１２の移動に伴って中間軸１８も微動移動を行い、さらに、微動用サポートブロック２０及び微動用サーボモータ１４も同時に微動移動を行う。これにより、テーブル３を、ボールねじ軸１１の軸方向に向けて高分解能で微動移動させることができる。この際、微動用サーボモータ１４の回転中心と、ボールねじナット１２の回転中心とが同一軸線上に並んでいるので、微動用サーボモータ１４の回転力を効率良くボールねじナット１２に伝達することができ、該ボールねじナット１２を高精度で円滑に軸回りに回転させることができる。従って、微動移動への影響を極力少なくすることができ、高分解能でテーブル３を確実に微動移動させることができる。
【００５９】
上述したテーブル３の粗動移動及び微動移動の際、共通したボールねじ軸１１及びボールねじナット１２を利用できるので、従来のボールねじを２つ使用した場合と比較して、小型化（構造のシンプル化）を図ることができると共に、製作の容易化及び製作コストの低減化を図ることができる。また、同一のボールねじ溝１０のリードを利用できるので、ねじの製作誤差の影響を極力抑えることができる。
【００６０】
また、ボールねじ軸１１及びボールねじナット１２が、一対のリニアガイド８の中心に配されているので、ボールねじナット１２からの推進力が一対のリニアガイド８に均等の力で伝達（作用）する。これにより、ナローガイドの原則に沿った設計にでき、テーブル３を粗動移動及び微動移動させる際に、姿勢変位を抑えた状態で円滑に移動させることができ、真直度運動精度を高めることができる。従って、テーブル３の運動精度の向上化を図ることができる。
【００６１】
更に、高さ方向においてもガイドレール５のガイド面の中心とボールねじ軸１１の軸心とが同一であるので、テーブル３を粗動移動及び微動移動させる際に、高さ方向へのモーメントが無くなることからも、テーブル３の姿勢変位を抑えて真直度運動精度を高めることができる。
【００６２】
また、減速器２２を利用することで、ボールねじナット１２の最小回転量を所望の回転量に容易に調整することができる。つまり、微動用サーボモータ１３によって移動するボールねじナット１２の最小分解能を容易に変更し易い。また、共通の回転数を有するサーボモータを、粗動用サーボモータ１３及び微動用サーボモータ１４として使用することができるので、仮に故障等が発生したとしても交換等が容易であり、維持コストも抑えることができる。
【００６３】
上述したように、本実施形態のテーブル装置１及びボールねじユニット４によれば、テーブル３を容易に高速で粗動移動させたり、高分解能で微動移動させることができ、高速化及び高分解能化を同時に図ることができる。特に、共通したボールねじ軸１１及びボールねじナット１２で同一のリードを利用できるので、ねじの製作誤差の影響を極力小さくでき、より高分解能化を図ることができる。また、従来のように、２つのボールねじ軸を利用する必要がないので、小型化を図ることができると共に、製作の容易化及び製作コストの低減化を図ることができる。  
【００６４】
次に、本発明に係るテーブル装置及び送りねじユニットの第２実施形態を、図６から図１０を参照して説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、粗動用サーボモータ１３及び微動用サーボモータ１４は、共に同一形状であったのに対し、第２の実施形態のテーブル装置３０では、微動用サーボモータがボールねじ軸１１の軸線方向に沿って円筒状に構成された中空モータ３１であるボールねじユニット（送りネジユニット）３２を備えており、ボールねじ軸１１が中空モータ３１内に挿抜可能に配されている点である。
【００６６】
即ち、上記中空モータ３１は、図９に示すように、ボールねじ軸１１を挿抜可能な大きさに形成された中空孔３１ａが軸線方向に向くように、連結中間部材３３を介して中間軸１８の先端（ボールねじ軸１１の他端側）に取り付けられている。これにより、中空モータ３１は、微動用サポートブロック２０と一体的に構成されている。
【００６７】
このように構成されたボールねじユニット３２を有するテーブル装置３０によれば、テーブル３を粗動移動及び微動移動させる際に、ボールねじ軸１１が中空孔３１ａに挿抜可能であるので、中空モータ３１を粗動用サーボモータ１３により近づけた状態で配置することができる。従って、ボールねじ軸１１の軸線方向、即ち、テーブル３の送り方向の長さを短くすることができ、よりコンパクトな構成にでき、小型化を図ることができる。
【００６８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６９】
例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態では、粗動用サーボモータによりボールねじ軸を回転させることでテーブルを粗動移動させ、微動用サーボモータ（中空モータ）によりボールねじナットを回転させることでテーブルを微動移動させたが、これに限らず、ボールねじナットを回転させることでテーブルを粗動移動させ、ボールねじ軸を回転させることでテーブルを微動移動させるように構成しても構わない。この場合には、ボールねじ軸の最小移動量をボールねじナットの最小移動量より小さくなるように、回転量調整手段で調整すれば良い。つまり、ボールねじ軸の回転軸に減速器を接続すれば良い。
【００７０】
また、回転量調整手段は減速器を利用したが、これに限らず、ボールねじ軸又はボールねじナットの一方の最小移動量を他方の最小移動量よりも小さくさせるように、サーボモータの回転量を調整する方法であれば構わない。例えばサーボモータを制御する制御装置であるサーボドライバーの電子ギヤの設定を利用して最小分解能を調整する方法で、それぞれのサーボモータを異なる電子ギヤ比に設定し回転量を調整する方法や、サーボモータのエンコーダに最小分解能の異なるものをそれぞれ搭載することによる方法等である。また、回転数がそれぞれ異なる駆動モータを利用しても構わない。また、サーボモータに限らず、ステッピングモータ等の数値制御可能なモータを利用しても構わない。
【００７１】
更に、送りねじとしてボールねじを例としたが、ボールねじに限らず、三角ねじ、台形ねじや静圧ねじ等を送りねじとして使用することができる運動用ねじであれば構わない。
【００７２】
また、テーブル３を粗動移動及び微動移動させる際に、制御部がストールトルクを利用してどちらか一方のサーボモータを停止させたが、これに限らず、例えば、サーボモータの駆動を停止させるブレーキを設け、該ブレーキの作動を制御部で制御するように構成しても構わない。
【００７３】
更に、テーブル３を粗動移動及び微動移動させる際に、制御部によりどちらか一方のサーボモータを停止するよう構成したが、例えば、粗動移動させる際に、両方のサーボモータを駆動させるように構成しても構わない。こうすることで、差動動作を行うことができるので、より高速にテーブルを粗動移動させることができる。
【００７４】
また、テーブルとベースとの間に、リニアガイドを設けた構成にしたが、該リニアガイドでなくとも良い。例えば、油や空気等の流体を利用した静圧ガイドでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るボールねじユニット及びテーブル装置の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示すテーブル装置の側面図である。
【図３】図１に示すテーブル装置の上面図である。
【図４】図３に示すテーブル装置の断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図５】図４に示すテーブル装置の断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図６】本発明に係るボールねじユニット及びテーブル装置の第２実施形態を示す正面図である。
【図７】図６に示すテーブル装置の側面図である。
【図８】図６に示すテーブル装置の上面図である。
【図９】図８に示すテーブル装置の断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【図１０】図９に示すテーブル装置の断面矢視Ｄ−Ｄ図である。
【図１１】従来のボールねじユニット及びテーブル装置の一例を示した正面図である。
【図１２】図１１に示すテーブル装置の断面矢視Ｅ−Ｅ図である。
【図１３】図１２に示すテーブル装置の断面矢視Ｆ−Ｆ図である。
【図１４】図１２に示すテーブル装置の断面矢視Ｇ−Ｇ図である。
【図１５】従来のボールねじユニット及びテーブル装置の他の例を示した正面図である。
【図１６】図１５に示すテーブル装置の断面矢視Ｈ−Ｈ図である。
【図１７】図１５に示すテーブル装置の断面矢視Ｊ−Ｊ図である。
【図１８】図１５に示すテーブル装置の断面矢視Ｋ−Ｋ図である。
【符号の説明】
【００７６】
１、３０    テーブル装置
２    ベース
３    テーブル
４、３２    ボールねじユニット（送りねじユニット）
８    テーブルガイド（リニアガイド）
１０    ボールねじ溝（ねじ溝）
１１    ボールねじ軸（ねじ軸）
１２    ボールねじナット（ナット）
１３    粗動用サーボモータ（第１の駆動モータ）
１４    微動用サーボモータ（第２の駆動モータ）
１５    回転量調整手段
１７ａ    粗動用サポートベアリング（第１の軸受け部）
２０ａ    微動用サポートベアリング（第２の軸受け部）
２２    減速器
３１    中空モータ
【図１】
2005299773.tif 000003
【図２】
2005299773.tif 000004
【図３】
2005299773.tif 000005
【図４】
2005299773.tif 000006
【図５】
2005299773.tif 000007
【図６】
2005299773.tif 000008
【図７】
2005299773.tif 000009
【図８】
2005299773.tif 000010
【図９】
2005299773.tif 000011
【図１０】
2005299773.tif 000012
【図１１】
2005299773.tif 000013
【図１２】
2005299773.tif 000014
【図１３】
2005299773.tif 000015
【図１４】
2005299773.tif 000016
【図１５】
2005299773.tif 000017
【図１６】
2005299773.tif 000018
【図１７】
2005299773.tif 000019
【図１８】
2005299773.tif 000020